Question

14．如圖，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用光電門(mén)傳感器，研究小物體自由下落運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中A、B兩位置分別固定兩個(gè)光電門(mén)傳感器，實(shí)驗(yàn)測(cè)得小物體上擋光片寬度為d，電腦記錄了小物體通過(guò)A、B兩光電門(mén)的擋光時(shí)間分別是t₁和t₂．（當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g）
（1）為了驗(yàn)證物體通過(guò)A、B兩點(diǎn)過(guò)程時(shí)中機(jī)械能是否守恒，還需要進(jìn)行哪些實(shí)驗(yàn)測(cè)量B
（A）用天平測(cè)出小物體的質(zhì)量
（B）測(cè)出AB傳感器中點(diǎn)間的豎直高度h
（C）測(cè)出小物體釋放時(shí)離桌面的高度H
（D）用秒表測(cè)出小物體通過(guò)AB兩點(diǎn)的時(shí)間△t
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的物理量，如果滿(mǎn)足（$\frac7mgv0rp{{t}_{2}}$）²-（$\fracdgk5xwf{{t}_{1}}$）²=2gh關(guān)系式，即能證明小物體在通過(guò)AB兩點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒．
（3）用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的物理量表達(dá)物體下落的加速度，則a=$\frac{mkuoube^{2}}{2h}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皺C(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，可明確該實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量；
（2）寫(xiě)出機(jī)械能守恒的表達(dá)式，可正確解答本題．
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，即可求解加速度大�。�

解答 解：（1）A、根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式，可知不需要測(cè)量質(zhì)量，A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量從A到B過(guò)程中重力勢(shì)能的減小量，因此需要測(cè)量AB之間的距離h，故B正確；
C、測(cè)出AB之間的距離h，不需要測(cè)量小物體釋放時(shí)離桌面的高度H，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式，可知不需要測(cè)量小物體通過(guò)A、B兩傳感器的時(shí)間△t，故D錯(cuò)誤．
（1）本實(shí)驗(yàn)中利用小球通過(guò)光電門(mén)的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，故有：v_A=$\fracxwb0dwv{{t}_{1}}$，v_B=$\fracuy4d3lk{{t}_{2}}$．
根據(jù)機(jī)械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{A}^{2}$，即（$\fracd1hkeib{{t}_{2}}$）²-（$\fracajn4lji{{t}_{1}}$）²=2gh．
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，${v}_{B}^{2}{-v}_{A}^{2}=2ah$，則有：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2h}$=$\frac{a691nfo^{2}}{2h}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$；
故答案為：（1）B；（2）（$\fracu4bpixm{{t}_{2}}$）²-（$\fracvudhatc{{t}_{1}}$）²=2gh；（3）$\frac{ecpd33j^{2}}{2h}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$．

點(diǎn)評(píng) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)方法有多種，解答的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)注重動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)步驟以及數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解．